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基于光SDI单纤双向的可控屏OPS 接口音视频转换器

阅读：270发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于光SDI单纤双向的可控屏OPS 接口音视频转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS 接口音视频转换器，包括光电/电光转换电路、高清SDI解码电路、电SDI环出电路、DA音频转换电路、高清HDMI编码电路、微处理器和OPS接口；光电/电光转换电路通过单芯双向光纤与控制服务器双向连接；光电/电光转换电路与高清SDI解码电路连接；高清SDI解码电路与微处理器通过SPI接口连接；微处理器通过OPS接口与显示终端连接进行串口通信；高清HDMI编码电路通过OPS接口与显示终端连接进行显示。具有以下优点：可以实现控制服务器通过音视频转换器对显示终端的远程控制和远程显示；具有通信距离远、系统配置的复杂度低、易安装部署以及布线简单的优点。，下面是基于光SDI单纤双向的可控屏OPS 接口音视频转换器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS 接口音视频转换器，其特征在于，包括光电/电光转换电路、高清SDI解码电路、电SDI环出电路、DA音频转换电路、高清HDMI编码电路、微处理器和OPS接口；
所述光电/电光转换电路通过单芯双向光纤与控制服务器双向连接；所述光电/电光转换电路的输出端与所述高清SDI解码电路的输入端连接；所述高清SDI解码电路具有四个输出端，分别为原始音视频数据输出端、音频输出端、SPI 通信接口输出端以及串行信号输出端；所述高清SDI解码电路的原始音视频数据输出端通过所述高清HDMI编码电路，连接到所述OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的音频输出端通过所述DA音频转换电路，连接到OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的串行信号输出端连接到所述电SDI环出电路；
所述高清SDI解码电路的SPI通信接口输出端连接到所述微处理器的输入端；所述微处理器的第一串口与所述OPS接口的UART接口之间双向连接；所述微处理器的第二串口与所述光电/电光转换电路的输入端连接；所述OPS接口嵌入到显示终端。
2.根据权利要求1所述的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器，其特征在于，所述光电/电光转换电路为SFP接口。
3.根据权利要求1所述的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器，其特征在于，所述微处理器的IO口连接地址设置电路；所述微处理器的IO口和所述微处理器的第一串口均连接到指示灯。

说明书全文

基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器

技术领域

[0001] 本实用新型属于音视频转换技术领域，具体涉及一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器。

背景技术

[0002] 在视频传输领域，例如地铁PIS的车站显示子系统，已经有音视频转换器通过光SDI实现了高清视频信号的远距离传输，也实现了转换器与显示终端的高度集成，但这种音视频转换器只具有对高清视频信号的显示功能，无法对显示终端进行控制。而业主对显示终端进行控制和查询的需求却日渐增多，例如控制显示终端的开关机、音量大小等，获取显示终端的开关状态、音量大小、实时功耗、信号源选择状态等状态信息，以便于服务器依据回传的信息做出判断和响应。目前还没有很好的同时实现高清视频信号远距离显示与双向通信的两大功能的技术方案。对显示终端的控制方面，现有技术方案主要有以下不足：

[0003] 传统的显示终端控制方式是使用遥控器，通过红外发射控制。而红外发射是有距离限制的，一般在10米以内，并且不可以穿越固体障碍物。因此，工作人员必须要分别到每台显示终端机的面前才可以对显示终端进行设置操作，而且不能与其他设备进行通信，不方便工作人员使用。

[0004] 随着通信技术的发展，大部分显示终端都自带一个串口(RS232)，通过这个串口可以完全操纵显示终端，并且功能比用遥控器强大。通过利用串口发送命令，可以对显示终端进行一些简单操作，比如开关显示终端，调整音量，调换频道等。除此之外还能实现一些遥控器实现不了的功能，比如黑屏，锁屏。通过串口还可以发送每个按钮指令，所以功能上能完全替代显示终端遥控器，实现控制中心与显示终端的交互。但由于RS232本身的通信能力有限，通信速率达到19.2Kbps时，信号的传输距离仅为15米，大大限制了控制系统所能控制的显示终端的空间范围。

[0005] 现有技术方案中，有的通过RS232转RS485来规避RS232通信距离短的问题，虽然实现了远距离控制的目的，但是需要在控制中心和显示终端均增加转换设备，大大增加了系统复杂度，给系统安装带来了不便，而且多一个环节，就多一级风险。更进一步，采用外置的串口使得显示与控制独立开来，不易安装部署，线缆繁杂。实用新型内容

[0006] 针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器，可有效解决上述问题。

[0007] 本实用新型采用的技术方案如下：

[0008] 本实用新型提供一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器，包括光电/电光转换电路、高清SDI解码电路、电SDI环出电路、DA音频转换电路、高清HDMI编码电路、微处理器和OPS接口；

[0009] 所述光电/电光转换电路通过单芯双向光纤与控制服务器双向连接；所述光电/电光转换电路的输出端与所述高清SDI解码电路的输入端连接；所述高清SDI解码电路具有四个输出端，分别为原始音视频数据输出端、音频输出端、SPI 通信接口输出端以及串行信号输出端；所述高清SDI解码电路的原始音视频数据输出端通过所述高清HDMI编码电路，连接到所述OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的音频输出端通过所述DA音频转换电路，连接到OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的串行信号输出端连接到所述电SDI环出电路；所述高清SDI解码电路的SPI通信接口输出端连接到所述微处理器的输入端；所述微处理器的第一串口与所述OPS接口的UART接口之间双向连接；所述微处理器的第二串口与所述光电/电光转换电路的输入端连接；所述OPS接口嵌入到显示终端。

[0010] 优选的，所述光电/电光转换电路为SFP接口。

[0011] 优选的，所述微处理器的IO口连接地址设置电路；所述微处理器的IO口和所述微处理器的第一串口均连接到指示灯。

[0012] 本实用新型提供的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器具有以下优点：

[0013] 音视频转换器配置光电/电光转换电路，光电/电光转换电路通过单芯双向的单根光纤实现与控制服务器之间的双向连接，由此实现控制服务器通过音视频转换器对显示终端的远程控制和远程显示；具有通信距离远、系统配置的复杂度低、易安装部署以及布线简单的优点。附图说明

[0014] 图1为本实用新型提供的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器的结构原理示意图；

[0015] 图2为本实用新型提供的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器的面板图；

[0016] 图3为本实用新型提供的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器与OPS接口的连接关系图。

具体实施方式

[0017] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0018] 本实用新型提供一种基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器，本音视频转换器基于光SDI(数字分量串行接口)，以单芯双向的单根光纤作为传输媒介，实现音视频转换器与控制服务器双向连接通信。

[0019] 音视频转换器通过具备高清音视频接口及UART通信接口的OPS接口，与显示终端连接，可使音视频转换器嵌入到显示终端，从而实现音视频转换器和显示终端之间的连接，并具体集成显示和控制两大功能。在音视频转换器上通过地址设置电路，即拨码开关设置地址，实现工作人员在控制服务器操控每一个显示终端。

[0020] 参考图1、图2和图3，基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器包括光电/电光转换电路、高清SDI解码电路、电SDI环出电路、DA音频转换电路、高清HDMI编码电路、微处理器和OPS接口；

[0021] 所述光电/电光转换电路通过单芯双向光纤与控制服务器双向连接；光电/电光转换电路为SFP接口。

[0022] 所述光电/电光转换电路的输出端与所述高清SDI解码电路的输入端连接；所述高清SDI解码电路具有四个输出端，分别为原始音视频数据输出端、音频输出端、SPI通信接口输出端以及串行信号输出端；所述高清SDI解码电路的原始音视频数据输出端通过所述高清HDMI编码电路，连接到OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的音频输出端通过所述DA音频转换电路，连接到所述OPS接口的输入端；所述高清SDI解码电路的串行信号输出端连接到所述电SDI环出电路；所述高清SDI解码电路的SPI通信接口输出端连接到所述微处理器的输入端；所述微处理器的第一串口与所述OPS接口的UART接口之间双向连接；所述微处理器的第二串口与所述光电/电光转换电路的输入端连接；所述OPS接口嵌入到显示终端。

[0023] 微处理器的IO口连接地址设置电路；微处理器的IO口和微处理器的第一串口均连接到指示灯。

[0024] 下面对各电路详细介绍：

[0025] (一)SDI信号接收系统

[0026] 1.光电/电光转换电路

[0027] 光电/电光转换电路通过单芯双向光纤与控制服务器双向连接，实现光电/电光转换电路和控制服务器的双向通信。具体包括：

[0028] 1)光电/电光转换电路接收控制服务器下发的光SDI信号，并将接收到的光SDI信号(内嵌串口信号)转换成高速差分对信号，再输出给高清SDI解码电路。

[0029] 2)光电/电光转换电路接收微处理器上传的低速电串口信号，再将接收到的低速电串口信号转换成光信号，再上传给控制服务器。

[0030] 实际应用中，光电/电光转换电路采用SFP接口，可接收3G SDI光信号，波长为1310nm，接收灵敏度高达-20dBm，光串口发送波长为1550nm，光功率高达-5dBm，速率可低至
9600bps。

[0031] 2.高清SDI解码电路

[0032] 高清SDI解码电路用于对来自光电/电光转换电路输出或外部直接输入的SDI高速差分电信号进行解码，得到原始并行视频数据、IIS音频数据以及串口信号，然后，将音视频数据发送给高清HDMI编码电路，实现HDMI信号输出；同时，将IIS音频数据送入DA音频转换电路，实现增强信噪比、功率放大后输出；同时，将串口信号发送给微处理器，微处理器通过GSPI协议读取解码后的串口信号。

[0033] 另外，高清SDI解码电路还输出一路高速串行信号给电SDI环出电路，以便经后续电SDI环出电路进行环出。

[0034] (二)电SDI环出电路

[0035] 电SDI环出电路需要线缆驱动电路，主要完成对上一级高清SDI解码电路输出的SDI信号的预均衡处理和信号放大增强处理，然后进行输出。

[0036] (三)高清HDMI编码电路

[0037] 高清HDMI编码电路接收高清SDI解码电路输出的并行视频数据和IIS音频数据；然后，将得到的原始并行视频数据转换为HDMI信号流，同时将IIS音频数据嵌入到HDMI信号流，得到音视频复用后的HDMI信号后，高清HDMI编码电路内部完成信号的预均衡处理和信号放大增强处理后，将音视频复用后的HDMI信号通过OPS接口输出给显示终端进行显示。

[0038] (四)OPS接口

[0039] OPS接口除具有必要的电源、音视频以及安装状态检测端(PB_DET)、工作状态检测端(PWR_STATUS)、开关机信号控制端(PS_ON)等控制信号电路，还设计UART接口，实现OPS接口和微处理器之间的信号传递。OPS接口是微处理器与显示终端的通信接口，用于将微处理器得到的串口信号(即控制信号)传输给显示终端，实现对显示终端的控制；以及，将显示终端的状态结果回传给控制服务器。

[0040] (五)微处理器

[0041] 微处理器为单片机，用于对高清SDI解码电路中解嵌出来的串口信号进行解析，通过串口1下发给OPS接口，再由OPS接口下发给显示终端，实现下行信号的下发；还用于接收OPS接口回传的数据，并发送给光电/电光转换电路，通过光纤发送给控制服务器。由此实现双向信号通信。

[0042] (六)地址设置电路

[0043] 一个显示系统里可能会有多个显示终端，每个显示终端都需要配备一个音视频转换器。因此，为了实现对显示终端的单独控制，需要对显示终端进行身份识别。所以在音视频转换器上设置地址设置电路，地址设置电路即为拨码开关，由此实现对音视频转换器地址的设置。

[0044] (七)指示灯

[0045] 本音视频转换器共有四个指示灯：

[0046] 1)POWER灯，该指示灯常亮时，表示从OPS取电正常；灯不亮或闪烁时，表示OPS供电异常；

[0047] 2)SDI灯，该指示灯常亮时，表示接收SDI正常；不亮或闪烁时，表示SDI接收异常；

[0048] 3)TXD灯，该灯闪烁时，表示微处理器在给显示终端下发指令；不亮时，表示未下发指令；

[0049] 4)RXD灯，该灯闪烁时，表示显示终端在给微处理器回传数据；不亮时，表示未回传数据。

[0050] (八)供电管理

[0051] 本音视频转换器是通过OPS接口从显示终端获取12V电源，然后，再将获取的电源，进行电压转换后，分别给以上的各个功能电路供电，满足不同功能电路需要不同电压的需求。重要的一点是，对光电/电光转换电路的电源控制，平时不需要控制显示终端时，需要将发送部分的电源关闭，防止干扰其他显示终端数据回传。

[0052] 具体设计方案是：

[0053] 控制服务器发送嵌入控制命令或状态查询命令的串口信号的光SDI信号，通过一根单芯双向的光纤下行传输给光电/电光转换电路；转换器端的微处理器上行传输低速光串口信号给控制服务器，进而实现视频和控制信号的双向传输。

[0054] 具体的，本音视频转换器的光电/电光转换电路将接收到的光SDI信号转换成高速差分电信号；再由专门的高清SDI解码电路完成解码工作，得到原始并行视频信号、IIS 音频信号及串口信号；解析出的音视频信号由高清HDMI编码电路编码成TMDS流通过OPS接口输出至显示终端进行显示；微处理器通过GSPI接口读取解出的串口信号，判断是否是给本机的命令，若不是则不进行处理，若是则将串口信号中的控制指令通过OPS的UART接口下发给显示终端，同时显示终端接收到正确的指令执行相应的动作，并将回传数据发送给微处理器，微处理器再向外发送，经过光电/电光转换电路，通过光纤上传给控制服务器。

[0055] 本实用新型提供的基于光SDI单纤双向的可控屏OPS接口音视频转换器具有以下优点：

[0056] 音视频转换器配置光电/电光转换电路，光电/电光转换电路通过单芯双向的单根光纤实现与控制服务器之间的双向连接，由此实现控制服务器通过音视频转换器对显示终端的远程控制和远程显示；由此音视频转换器和控制服务器之间通过单芯双向的单根光纤通信连接，因此，解决了现有技术中采用遥控器、串口方式具有的通信距离短的问题；由于只需要在显示终端一侧配置音视频转换器，在控制服务器一侧不需要配置音视频转换器，由此减化了系统配置的复杂度，具有易安装部署以及布线简单的优点。

[0057] (2)实现远程显示与远程控制的高度集成，减小系统安装、维护难度及成本，提高效率。

[0058] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

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